Содержание

       Введение 4

       1 Общие сведения об аэрозолях 6

       1.1 Классификация аэрозолей 8

       1.2 Химический состав аэрозолей 10

       1.3 Источники аэрозольных загрязнений 11

       2 Негативное действие аэрозолей 13

       2.1 Аэрозоли опасные для здоровья 13

       2.2 Обледенение самолетов 15

       2.3 Видимость в атмосфере 15

       2.4 Изменение климата городов 16

       3 Применение аэрозолей 19

       3.1 Применение в промышленности 20

       3.2 Применение в медицине 21

       3.3 Маскирующие и сигнальные дымы 21

       3.4 Применение в сельском хозяйстве и для борьбы с вредителями 23

       Выводы 24

       Список использованных источников 25

 

        Введение

 

       В  настоящее  время  концентрация  антропогенного  аэрозоля  в  атмосфере  возрастает, что  связано  с  увеличением  промышленных  выбросов  в  результате  активной  хозяйственной  деятельности  человека. Это  обстоятельство  делает  необходимым  учет  влияния  аэрозоля  на  здоровье людей, климат и объекты техносферы.

        Проблему  влияния  аэрозоля  на  климат  можно назвать  центральной  и  наиболее  сложной. Антропогенные  аэрозоли  наиболее  разнообразны  по  структуре  и  своим  физико-химическим  свойствам,  а  их  вклад  в  общее  содержание  атмосферного  аэрозоля  постоянно  растет  и  может  быть  резко  увеличен.

       Большое значение имеет также проблема рассеяния  туманов, мешающих посадке самолетов, па аэродромах. Серьезную задачу представляет борьба с взрывами пылей в каменноугольных шахтах, на мельницах, сахарных заводах и т. п. При этом взрывная волна переводит лежащую пыль в аэрозольное состояние. Весьма актуален также вопрос о борьбе с обледенением самолетов, телеграфных проводов и т. д., вызываемым переохлажденными туманами и дождями [1].

       Аэродисперсные  системы играют весьма большую роль в природе и жизни человека. Круговорот воды в природе идет путем объемной конденсации водяного пара с образованием облаков и их последующего дождевания, облака значительно смягчают климат, защищая поверхность земли как от чрезмерного нагревания солнечными лучами, так и от охлаждения путем лучеиспускания. Огромный вред приносит эрозия рыхлой пахотной земли ветрами. При перекрестном опылении многих растений пыльца   распространяется ветром в виде аэрозоля.  Аналогично происходит распространение значительной части семян и спор.  Целый ряд заболеваний передаются  через   воздух.

       Средства  борьбы с вредителями сельского  хозяйства и малярийными комарами применяются в форме аэрозолей. В военной технике большую  роль играют маскирующие дымы и туманы [1].

 

       

       1 Общие сведения об аэрозолях

 

       Аэрозолями  называют дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой. В зависимости  от агрегатного состояния дисперсной фазы различают: туманы – аэрозоли с жидкой дисперсной фазой, дымы, пыли – аэрозоли с твердой дисперсной фазой; смоги – аэрозоли со смешанной  дисперсной фазой.

       Размеры частиц дисперсной фазы аэрозолей в  соответствии с классификацией дисперсных систем колеблются в пределах от 10^-7 до 10^-9м. Но очень часто к аэрозолям относят и грубодисперсные системы с размерами частиц от 10^-4 до 10^-6 м.

       Как и другие дисперсные системы, аэрозоли получают двумя методами: конденсационными и диспергационными. В конденсационном методе дисперсную фазу получают из парообразной путем физического процесса конденсации молекул до частиц коллоидного размера. Например, пар высокой концентрации охлаждается при разбавлении его холодным газом или при быстром расширении. Некоторые аэрозоли могут быть получены в результате химических реакций:

       НСl (г) + NН₃ (г) → NН₄Сl (г)

       Н₂О (г) + SО₃ (г) → Н₂SО₄ (ж)

       Очень часто конденсационным методом  получают аэрозоли в результате реакций горения (например, используемые в медицине «курительные сборы»).

       В диспергационном методе частицы  коллоидных размеров получают измельчением более крупных агрегатов. Очень часто образование аэрозолей в результате диспергировании нежелательно: угольная пыль в забоях, мучная пыль на мельницах, сахарная пыль [2].

       Аэрозоли  обладают способностью рассеивать свет. В них наблюдается конус Тиндаля. Из-за большей разницы в показателях преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды интенсивность светорассеивания в аэрозолях больше, чем у лиозолей (лиозоль - дисперсная система, в которой твердые частицы с размером 10^-5…10^-7 см распределены в жидкой непрерывной среде).  Этот факт используют для образования маскировочных дымовых завес.

       Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей подчиняются  тем же закономерностям, что и  свойства лиозолей. Из-за малой вязкости и плотности газовой дисперсионной  среды интенсивность броуновского движения, скорость диффузии и седиментации в аэрозолях значительно больше, чем в лиозолях. В аэрозолях у частиц дисперсной фазы отсутствует двойной электрический слой, однако частицы дисперсной фазы очень часто несут электрический заряд. Заряд возникает в результате трения или вследствие адсорбции ионов газа.

       Аэрозоли  коагулируют с большей скоростью, чем лиозоли, так как в аэрозолях  на границе раздела фаз отсутствует  двойной электрический слой.

       Аэрозоли  находят широкое применение в  народном хозяйстве, быту и медицине. Их очень широко применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений и сорняков. Аэрозоли AgI и PbI₂ используют для искусственного вызывания дождей и для борьбы с градообразованием. В виде аэрозолей сжигается жидкое и большая часть твердого топлива. Краски и лаки в форме аэрозолей широко используют для окрашивания различных поверхностей. В медицине аэрозоли применяют в ингаляционной терапии, для защиты поврежденных кожных покровов, дезинфекции [2].

       Иногда  образование аэрозолей крайне нежелательно. Опасные для здоровья людей аэрозоли образуются в литейном, керамическом производствах, при добыче и переработке различных полезных ископаемых — руды, угля, асбеста и др. Аэрозоли, содержащие частицы угля, вызывают заболевание легких — антракоз, оксида кремния(IV) — силикоз, асбеста — асбестоз. Аллергические заболевания вызываются аэрозолями, образованными цветочной пыльцой растений, пылью, образующейся при переработке хлопка, льна. Взвеси бактерий, плесеней и вирусов — микробиологические или бактериальные аэрозоли — являются одним из путей передачи инфекционных болезней: туберкулеза легких, гриппа, острых респираторных заболеваний. Вредное воздействие на человеческий организм оказывают аэрозоли, образующиеся при сгорании топлива, дисперсная фаза которых состоит из сажи, смол, золы, канцерогенных углеводородов. Особенно опасны для здоровья смоги. Так, в 1952 г. образовавшийся в Лондоне смог, содержащий сотни тонн дыма и SO₂, привел к гибели 4 тыс. человек. Большую опасность для здоровья людей представляют аэрозоли, содержащие в качестве дисперсной фазы радиоактивные вещества.

       Промышленные  аэрозоли оказывают отрицательное  воздействие на растительность и  животный мир, поэтому борьба с запыленностью  и загрязненностью атмосферы  приобретает все большее значение. Очистка воздуха от аэрозолей  достигается введением безотходных  технологий – улавливанием частиц дисперсной фазы с использованием фильтров, циклонов, электрического поля высокого напряжения [2].

       Роль  аэрозольных частиц в тропосфере чрезвычайно велика, так как помимо участия в ряде важных метеорологических  процессов они оказывают существенное влияние на климат Земли. Это проявляется  в непосредственном влиянии аэрозолей  на перенос коротковолновой и  длинноволновой радиации за счет ее поглощения и рассеивания, а также их участии  в процессах образования облаков, которые в свою очередь, обуславливают  изменение радиационного режима атмосферы [3].

       1.1 Классификация аэрозолей

 

       Аэрозоли  можно классифицировать по происхождению  на две большие группы: естественные и антропогенные. Аэрозоли естественного  происхождения образуются в процессе вулканической деятельности, при сгорании метеоритов в верхних слоях атмосферы, в результате пылевых и песчаных бурь, лесных пожаров, разбрызгивания морской воды (морской аэрозоль), за счет жизнедеятельности растительного и животного мира. Возникновение аэрозолей антропогенного происхождения обусловлено промышленной и хозяйственной деятельностью человека.

       Аэрозольные частицы классифицируют также и  по размеру частиц:

       • частицы размером порядка 10^-7 см называют частицами (или ядрами) Айткена. Такие частицы в значительной степени подвержены броуновскому движению. Частицы столь малых размеров очень быстро коагулируют с частицами больших размеров. Ядра Айткена формируют электрические поля в атмосфере;

       •    частицы размером порядка 10^-6 см более стабильны, для них коагуляция при атмосферных условиях протекает достаточно медленно;

       •    частицы размером около 10^-5  см называют «большими». На такие аэрозоли одинаково слабое воздействие оказывают как броуновское движение, так и гравитационное осаждение. Частицы таких размеров характеризуются наибольшим временем жизни в атмосфере;

       •    частицы размером около 10^-4 см оседают под действием силы тяжести со средней скоростью 0,02 см/с, что составляет более 17 м в сутки. Скорость оседания частиц таких размеров возрастает пропорционально квадрату радиуса частицы;

       •    частицы размером порядка 10^-3 см участвуют в образовании облаков; скорость оседания такой частицы при нормальных условиях составляет 2 см/с. Частицы таких размеров можно увидеть невооруженным глазом на контрастной поверхности;

       •    размер 10^-2 см соответствует размеру капель измороси. Такие частицы оседают со скоростью 100 см/с. Частицы такого размера характерны также и для морских аэрозолей, но по причине высокой скорости оседания практически не наблюдаются далеко от источника образования. В хорошую погоду частицы таких размеров в атмосфере присутствуют крайне редко и в незначительных количествах;

       •    размер 10^-1 см соответствует размеру дождевых капель. В атмосфере в год образуется приблизительно 4·10²² дождевых капель, что составляет 10 капель на 1 см² поверхности Земли;

       •    жидких аэрозолей размером  1  см не наблюдается, поскольку крупные капли дождя из-за гидродинамических эффектов разбиваются до диаметра 0,5 см. Тем не менее, град и снежинки могут достигать таких размеров;

       •    10 см - верхний предел размеров атмосферных  частиц, хотя некоторые из них (например, частицы пепла при извержении вулканов) могут достигать и больших  размеров [3].

       1.2 Химический состав аэрозолей

 

       Химический  состав атмосферных аэрозолей достаточно разнообразен: они образуются органическими и неорганическими веществами, как гигроскопичными, так и нерастворимыми в воде. Большую часть аэрозольного вещества (70…80%) составляют нерастворимые в воде минеральные и органические соединения. Органические вещества в своем большинстве представляют собой продукты неполного сгорания углеводородного топлива. Их содержание оценивается в 20…25 мкг/м³, но существует и их естественный фон (3…6 мкг/м³) за счет веществ, выделяемых растениями. Некоторые химические элементы в атмосферных аэрозолях, такие как Si, Са, Аl, Fе, Мg могут иметь как естественное, так и антропогенное происхождение, в то время как РЬ, Мn, Zn и некоторые другие являются типичными продуктами производственной деятельности человека [3].

       1.3 Источники аэрозольных загрязнений

 

       Существуют  естественные причины образования аэрозолей, к ним относят: пыльные бури, извержения вулканов, лесные пожары. Содержащиеся в промышленных выбросах аэрозоли антропогенного происхождения чаще всего образуются при сжигании топлива. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, металлургические, цементные, магнезитовые заводы.